[发明专利]一种超声辅助激光烧蚀聚合物表面成形的制备系统及方法

说明书

本发明公开了一种超声辅助激光烧蚀聚合物表面成形的制备系统及方法，方法包括S1、将基板安装于三维微位移平台上表面，将聚合物安装于基板上表面，将基板与超生振动装置连接；S2、将保护罩安装于基板上表面以包围聚合物，闭合保护罩顶部，抽出罩内气体，真空后持续输入惰性气体至罩内；S3、打开超声振动装置以使基板产生超声振动，并将超声振动传递至聚合物；S4、打开保护罩顶部，控制激光发生装置发出相应角度激光以对聚合物进行烧蚀；S5、控制三维微位移平台位移，以间接控制激光烧蚀的扫描速率、方向，以在聚合物上制备相应的烧蚀结构。本发明优点为利用超声波效应释放聚合物残余内应力，使聚合物不同区域成分更加均匀，表面微结构成形更稳定。

技术领域

本发明属于微纳米制造技术领域，具体涉及一种超声辅助激光烧蚀聚合物表面成形的制备系统及方法。

背景技术

聚合物合成透明材料广泛应用于生产生活各个领域。随着科技与时代的发展，对聚合物材料表面性能要求越来越高，对聚合物表面改性领域的研究越来越受到关注和重视。研究人员采用不同的微纳加工方法在聚合物材料的表面制备出具有特殊润湿性的微纳结构器件，例如模压法、阳极氧化、光刻法、化学腐蚀法、水热法、旋涂喷涂法和激光加工等。

近年来，由于激光束具有易于聚焦的特性，使得激光加工技术具有高精度和高稳定的性能，从而在制备各种材料微纳结构的研究中得到广泛应用。但由于激光加热具有能量密度高，速度快的特点，在聚合物表面激光快速成型过程中仍然会存在内部熔合不充分、夹杂等缺陷，以及变形开裂、零件组织不均匀、成型件强度低、力学性能不一致性等问题。

如申请号为CN202110270751.5的中国专利，其提供一种激光直写光刻机制作的三维微纳形貌结构及其制备方法。所述制备方法包括：提供三维模型图；将所述三维模型图在高度方向上进行划分，获得至少一个高度区间；将三维模型图在平面上进行投影得到映射关系，映射关系包括三维模型图上每个点对应在平面上的坐标，三维模型图上每个点的高度对应高度区间里的高度值，根据所述映射关系，将映射关系与曝光剂量进行对应，基于所述曝光剂量进行光刻。这样，可以得到任意三维微纳形貌结构。但是其仍然未提高激光加工成型技术的稳定性。

因此，如何提高激光加工成型技术的稳定性是亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种超声辅助激光烧蚀聚合物表面成形的制备系统及方法，可提高激光加工成型技术的稳定性，保障聚合物表面微结构的稳定成形。

本发明采用以下技术方案：一种超声辅助激光烧蚀聚合物表面成形的制备系统，包括抽放气装置、超声振动装置、激光发生装置、三维微位移平台、保护罩；

三维微位移平台上表面固定安装有基板，聚合物固定安装于基板上表面，保护罩固定安装于基板上表面且将聚合物包围，保护罩顶部为可开闭式，保护罩表面设有气孔，抽放气装置与气孔连接，抽放气装置用于抽出保护罩内气体以及将惰性气体持续输入至保护罩内，激光发生装置设置于保护罩顶部外侧，激光发生装置用于发出相应角度激光以对聚合物进行烧蚀，超声振动装置与基板连接，通过超声振动装置以使基板产生超声振动，并将超声振动传递至聚合物底部。

作为优选方案，超声振动装置包括超声发生器、超声振动转换器，超声发生器与超声振动转换器一端连接，超声振动转换器另一端与基板连接。

作为优选方案，激光发生装置包括多组激光发生器，通过多组激光发生器以在聚合物上阵列形成相应激光照射角度的多个烧蚀点。

相应地，还提供一种超声辅助激光烧蚀聚合物表面成形的制备方法，包括步骤：

S1、将基板固定安装于三维微位移平台上表面，将聚合物固定安装于基板上表面，并将基板与超生振动装置连接；

S2、将保护罩固定安装于基板上表面以将聚合物包围，闭合保护罩顶部，抽出保护罩内气体以使保护罩内真空，真空后持续输入惰性气体至保护罩内；